Efectos de la calidad, robustez y bienestar de smolts en la resistencia al desafío con Piscirickettsia salmonis

El proyecto se propuso realizar los análisis necesarios para esclarecer los efectos que tiene un smolt de robustez y calidad en la resistencia a una enfermedad infecciosa de elevado impacto sanitario y productivo en la industria salmonicultora chilena, como lo es la piscirickettsiosis (SRS). A nivel de industria de salmón del Atlántico, existen mortalidades de alrededor de un 1 a 2% mensual de la población total de peces post transferencia a mar. De esto, y durante el primer semestre del 2018, un 19,6%, 24,8% y 7,1% se debe a enfermedades infecciosas en salmón del Atlántico, trucha arcoíris y salmón coho, respectivamente. De estas la principal causa infecciosa en salmón del Atlántico y trucha arcoíris es el SRS causado por la bacteria Piscirickettsia salmonis, que da cuenta de la mortalidad en un 67,9% y 92,9% respectivamente.

En este escenario, el producir smolts de calidad y robustos se ha transformado en un claro desafío para la industria productora de salmónidos a nivel mundial. Lograr una alta robustez en un batch de smolts es una tarea que abarca todo el proceso de producción en agua dulce, desde la cepa que se decide sembrar, pasando por los manejos, el ambiente de cultivo, el alimento utilizado y las estrategias de esmoltificación. Últimamente han surgido numerosos estudios científicos en los cuales se concluye que salmones de cultivo con una buena capacidad cardiaca tendrían una mayor robustez. Esto se ha logrado, a nivel experimental, sometiendo a los peces a condiciones de ejercicio mediante nado en los estanques a velocidades de agua consideradas como óptimas. Para esto es necesario ajustar la entrada de agua a los estanques logrando una mayor velocidad de ésta; los peces se ejercitarán al intentar mantener su posición dentro del estanque mediante nado activo. El nado sostenido a velocidades óptimas ha demostrado incidir en una hipertrofia cardiaca, mejorando el rendimiento del corazón, aumentando la capacidad aeróbica del músculo esquelético y la capacidad de transporte y extracción de oxígeno en los músculos; todo lo anterior asociado además a una mayor resistencia a enfermedades infecciosas, a menores niveles de estrés, los niveles de agresividad entre los peces disminuyen, mejora el crecimiento corporal mediante un aumento del apetito y se observa una mayor eficiencia de conversión alimenticia, promueve la ventilación tipo RAM (ventilación branquial pasiva que ahorra energía), aumenta la secreción de la hormona del crecimiento y mejora la calidad ósea, entre otros beneficios.

En este Informe Final se reporta la totalidad de actividades realizadas en el proyecto. Se comienza con la habilitación del sistema de estanques y las pruebas necesarias para el  ajuste de las velocidades de agua y nado en ambos grupos. Durante este proceso, se realizó el muestreo basal (S1) enfocado a evaluar la condición inicial de la población origen. Una vez ajustado el sistema, se realzó la constitución de los grupos a evaluar: Grupo Control y Grupo Ejercicio, dándose inicio a la etapa experimental de ejercicio la cual tuvo una duración de 11 semanas. Los grupos fueron monitoreados y tratados bajo estándares productivos en cuanto a monitoreo de peso y chequeo de proceso de esmoltificación (muestreo S2). Previo al desafío, se realizó el muestreo S3 consistente en una evaluación externa e interna de parámetros de salud y bienestar, así como también marcadores plasmáticos, histológicos y moleculares. Entre los hallazgos más interesantes al final de la etapa de ejercicio, y previo al desafío contra P. salmonis, se destaca la mayor ganancia de peso del grupo ejercitado en comparación al grupo control (4%). El estado de salud de ambos grupos se encontró óptimo, mientras que el estado de aletas fue mejor en el grupo ejercitado sugiriendo un mejor nivel de bienestar.

En análisis por RT-PCR el grupo ejercitado mostró niveles de expresión de genes significativamente más elevados los cuales se relacionan a procesos de inmunidad celular. En concordancia a esto último, los análisis realizados con microarreglos mostraron un notable efecto del ejercicio en la expresión génica a nivel cardiaco.

Estos análisis realizados en Nofima, Noruega, indican que hubo 522 genes expresados de manera diferencial entre Control y Ejercicio, y que estos se agrupan en una serie de grupos funcionales, es decir, mecanismos completos (y no sólo genes aislados) fueron estimulados por el ejercicio incluyendo aquellos involucrados en procesos celulares, metabólicos e inmunes, entre otros. En contraste a las respuestas mal-adaptativas de gran magnitud, las respuestas más moderadas de los procesos mencionados son reconocidas como evidencia de una positiva respuesta de los tejidos en su proceso de aclimatación a cambios ambientales (en este caso, mayor velocidad del agua forzando un nado ejercicio activo). En contraste, y si bien el ejercicio motivó la expresión diferencial de algunos genes en riñón anterior, estos fueron aislados y no agrupables de manera relevante a mecanismos celulares. En concordancia, el ejercicio estimuló tejidos más sanos (branquias e hígado). Con estos resultados, se concluye que logramos generar un mejor nivel de bienestar y robustez mediante el ejercicio en salmón del Atlántico durante la fase de cultivo en agua dulce.

Para el desafío por cohabitación con P. salmonis, los peces de ambos grupos fueron marcados y luego desafiados juntos en un mismo estanque de 4m3. Los peces shedders o troyanos fueron peces externos (no pertenecientes a ninguno de los dos grupos estudiados). La cohabitación se extendió por un periodo de 62 días, dándose por terminado una vez que las curvas de
mortalidad de ambos grupos mostraban una variación mínima y con una mortalidad acumulada de 73%. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los grupos estudiados en relación a su sobrevivencia durante el desafío, lo que demuestra que, al menos bajo las condiciones utilizadas, el ejercicio no habría otorgado al grupo experimental una robustez tal que les permitiera sortear de mejor manera la enfermedad SRS en comparación a los peces no ejercitados (Control). Durante el desafío se llevaron a cabo tres muestreos: S4 durante la etapa catalogada como de respuesta temprana frente a la enfermedad; S5 durante la etapa de respuesta tardía y S6 realizado en peces sobrevivientes al ensayo. En el muestreo S4, el único hallazgo relevante fue que el Health Assessemnt Index fue significativamente más alto (“peor”) en el grupo ejercitado en comparación al control. Los resultados de los microarreglos señalan que no hubo diferencias entre los grupos en el transcriptoma del riñón anterior durante la respuesta temprana. No obstante, sí se observó como era de esperarse una radical respuesta transcriptómica entre el muestreo previo (S3, post ejercicio) y este producto de la infección con P. salmonis, resultando en más de 5500 genes afectados en su transcripción. Una respuesta de esta magnitud puede ciertamente enmascarar cualquier potencial diferencia entre los grupos experimentales. En los muestreos S5 (respuesta tardía) y S6 (fin del desafío) no se observaron diferencias relevantes entre los grupos para ninguna de las variables estudiadas, lo que es coincidente con la inexistencia de diferencias en la mortalidad acumulada de ambos.

En conclusión, la modificación del ambiente de cultivo durante la etapa de crecimiento en agua dulce en salmón del Atlántico para estimular el ejercicio a velocidades consideradas como óptimas resultó en cambios estructurales y genéticos. Si bien en estudios previos estos han estado asociados a una mejor sobrevivencia en desafíos con enfermedades relevantes para la industria, en este estudio no observamos tal efecto en un desafío contra P. salmonis por cohabitación. Dada la elevada magnitud de la respuesta transcriptómica a la infección en ambos grupos, puede especularse que la intensidad del desafío fue suficiente como para enmascarar los potenciales efectos positivos del ejercicio.